KR20070049693A - 기판 가공 장치 - Google Patents

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KR20070049693A
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김용성
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Abstract

기판 가공 장치는 다수의 기판들을 수용하는 용기를 지지하기 위한 로드 포트 및 상기 다수의 기판들을 가공하기 위한 공정 챔버를 포함한다. 기판 이송 챔버는 상기 로드 포트와 상기 챔버 사이에 배치되며, 내부에 상기 기판들을 이송하기 위한 기판 이송 로봇을 가지며, 상기 공정 챔버로의 기판 출입을 위한 제1 출입구 및 상기 용기로의 기판 출입을 위한 제2 출입구를 각각 갖는다. 제1 에어 분사부는 상기 제1 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사하고, 제2 에어 분사부는 상기 제2 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사한다. 상기 에어가 상기 출입구들을 차단하여 오염 물질에 의한 상기 기판 이송 챔버의 오염을 방지한다.

Description

기판 가공 장치{Apparatus for manufacturing a substrate}
도 1은 종래 기술에 따른 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 가공 장치의 개략적인 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 20 : FOUP
200 : 기판 가공 장치 210 : 로드 포트
220 : 기판 이송 챔버 230 : 팬 필터 유닛
240 : 공정 챔버 250 : 에어 분사부
본 발명은 기판 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자의 제조를 위한 기판 가공 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전 기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fabrication) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근, 300mm의 직경을 갖는 반도체 기판의 가공 공정(예를 들면, 세정 공정, 건식 식각 공정 등)을 수행하기 위한 기판 가공 장치는 기판을 가공하기 위한 공정 챔버와, EFEM(equipment front end module)과 같이 기판을 이송하기 위한 기판 이송 챔버를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 가공 장치(100)는 기판(10)을 수납하기 위한 개구 통합형 포드(Front Opening Unified Pod; 이하 'FOUP'라 한다, 20)를 지지하기 위한 로드 포트(110)와, 상기 기판(10)의 가공 공정을 수행되는 공정 챔버(140), 상기 로드 포트(110)와 공정 챔버(140) 사이에 배치되며, 내부에 FOUP(20)와 공정 챔버(140) 사이에서 상기 기판(10)을 이송하기 위한 이송 로봇(122)을 갖는 기판 이송 챔버(120) 및 팬(132)과 필터(134)를 포함하며 기판 이송 챔버(120) 내부로 청정한 공기를 공급하기 위한 팬 필터 유닛(130)을 포함한다.
상기 기판 이송 챔버(120)에는 상기 공정 챔버(140)로의 기판 출입을 위한 제1 출입구(120a) 및 상기 FOUP(20)로의 기판 출입을 위한 제2 출입구(120b)를 각각 갖는다.
상기 기판 가공 장치(100)에서는 상기 팬 필터 유닛(130)과 상기 공정 챔버(140)의 배기부(미도시)에 의한 영향으로 상기 기판 이송 챔버(120)에서 상기 공정 챔버(140) 쪽으로 배기가 진행된다. 그럼에도 상기 공정 챔버(140)에서의 공정시 발생하는 증기(fume)가 상기 기판 이송 챔버(120)에도 일부 영향을 준다. 또한 이송 로봇(122)이 기판(10)의 이송을 위해 상기 제1 출입구(120a)를 지나 상기 공정 챔버(140)의 내부로 이동될 때 상기 이송 로봇(122)도 상기 증기에 의해 오염되는 문제가 발생한다.
한편, 상기 로드 포트(110)에 로딩된 FOUP(20) 내의 기판(10)이 파손된 경우 상기 제2 출입구(120b)를 통해 파티클이 상기 기판 이송 챔버(120)를 오염시키는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판 이송 챔버의 오염 및 기판 이송 로봇의 오염을 방지하는 기판 가공 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 기판 가공 장치는 다수의 기판들을 수용하는 용기를 지지하기 위한 로드 포트와, 상기 다수의 기판들을 가공하기 위한 공정 챔버와, 상기 로드 포트와 상기 챔버 사이에 배치되며 내부에 상기 기판들을 이송하기 위한 기판 이송 로봇을 가지며 상기 공정 챔버로의 기판 출입을 위한 제1 출입구 및 상기 용기로의 기판 출입을 위한 제2 출입구를 각각 갖는 기판 이송 챔버 및 상기 제1 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사하기 위한 제1 에어 분사부를 포함한다.
상기 기판 가공 장치는 상기 제2 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사하기 위한 제2 에어 분사부를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판 가공 장치는 상기 공정 챔버의 증기에 의한 상기 기판 이송 챔버 및 기판 이송 로봇의 오염을 방지할 수 있다. 또한 상기 기판 가공 장치는 상기 용기 내부의 파손된 기판에 의한 오염을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 기판 이송 챔버의 내부를 청정한 상태로 유지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 가공 장치에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 기판 가공 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 기판 가공 장치(200)는 로드 포트(210), 기 판 이송 챔버(220), 팬 필터 유닛(230), 공정 챔버(240), 제1 에어 공급부(250), 제2 에어 공급부(260) 및 배기부(270)를 포함한다.
상기 로드 포트(210)는 상기 기판 이송 챔버(220)와 연결되며, 상기 용기를 지지한다. 상기 용기로는 FOUP(20)가 사용될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았지만, 로드 포트(210)는 FOUP(20)를 지지하고, FOUP(20)를 기판 가공 챔버(220)의 도어(224)에 밀착시키기 위해 이동시킨다.
상기 기판 이송 챔버(220)는 상기 로드 포트(210)와 공정 챔버(240) 사이에 배치된다. 상기 기판 이송 챔버(220)의 일측 측벽에는 상기와 같이 로트 포트(210)가 구비되며, 상기 기판 이송 챔버(220)의 타측 측벽에는 상기 공정 챔버(240)가 연결된다. 상기 일측 측벽에는 제2 출입구(220b)가 구비되고, 상기 타측 측벽에는 제1 출입구(220a)가 구비된다.
상기 제2 출입구(220b)에는 기판 이송 챔버(220)의 도어(224)가 구비된다. 상기 기판 이송 챔버(220)의 일측 측벽 하부에는 FOUP(20)의 도어(22)를 개폐하기 위한 도어 오프너(226)가 배치되어 있다. 상기 도어 오프너(226)는 기판 이송 챔버(220)의 도어(224)의 내측면에 연결되어 있다. 상기 도어 오프너(226)는 기판 이송 챔버(220)의 도어(224)를 상기 FOUP(20)의 도어(22)와 밀착시켜 FOUP(20)을 개방한다.
이때, 상기 도어 오프너(226)에 의해 FOUP(20)의 도어(22)가 개방되면 상기 기판 이송 챔버(220)와 FOUP(20)는 기판 이송 챔버(220)의 제2 출입구(220b)를 통해 연결된다. 또한, FOUP(20)의 내부에 수납된 기판들(10)에 대한 위치 정보를 확 인하기 위한 맵핑(mapping)이 수행된다.
기판 이송 챔버(220)의 바닥 패널(228)에는 다수의 관통공(228a)이 형성되어 있으며, 상기 다수의 관통공(228a)을 통해 기판 이송 챔버(220)의 내부로 공급된 청정한 공기가 배출된다.
상기 기판 이송 챔버(220)의 내부에는 기판들(10)을 이송하기 위한 이송 로봇(222)이 배치되어 있다. 상기 기판 이송 챔버(220)의 타측 측벽에는 이송 로봇(222)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부(미도시)가 설치되어 있고, 상기 이송 로봇(222)은 상기 구동부에 연결되어 있다. 그러나, 이송 로봇(222)은 기판 이송 챔버(220)의 바닥 패널(228) 상에 배치될 수도 있다.
상기 이송 로봇(222)으로는 수평 회전이 가능한 수평 다관절 로봇암을 가지며, 수직 운동이 가능한 로봇이 사용될 수 있으며, 상기 수평 다관절 로봇암에는 기판(10)을 파지하기 위한 진공압이 제공될 수 있다.
상기 팬 필터 유닛(230)은 팬(232)과 필터(234)를 포함한다. 상기 팬(232)은 상기 기판 이송 챔버(220)의 상부에 구비되며, 회전 구동에 의해 상기 기판 이송 챔버(220) 내부로 공기를 제공한다. 상기 필터(234)는 상기 팬(232)의 하방에 구비되어 상기 팬(232)에 의해 제공되는 공기에 포함된 이물질을 여과한다. 즉, 상기 팬 필터 유닛(230)은 공기를 여과하여 기판 이송 챔버(220)의 내부로 공급한다. 이때, 팬 필터 유닛(230)으로부터 공급되는 청정한 공기의 유량은 바닥 패널(228)의 관통공들(228a)을 통해 배출되는 청정한 공기의 유량보다 크게 유지되어 기판 이송 챔버(220)의 내부 압력을 항상 외부의 압력보다 높은 양압으로 유지시킨다.
상기 공정 챔버(240)는 상기 기판(10)의 가공 공정, 예를 들면, 건식 식각 공정이나 건식 세정 공정 등이 수행된다. 따라서 상기 공정 챔버(240)로 식각 가스나 세정 가스 등이 공급된다.
상기 배기부(270)는 상기 공정 챔버(240)의 하부에 구비되며, 상기 공정 챔버(240)에서 상기 건식 식각 또는 건식 세정 공정이 진행되는 동안 펌핑을 지속하고, 상기 건식 식각 또는 건식 세정 공정에 의해 발생한 부산물 및 미반응 가스를 상기 공정 챔버(240)의 외부로 배출한다. 상기 배기부(270)는 진공 펌프(272), 진공 라인(274), 스로틀 밸브(276) 및 게이트 밸브(278)로 구성된다.
상기 진공 펌프(272)는 상기 공정 챔버(240) 내부를 진공 상태로 유지하며, 상기 기판(10)의 식각 공정 또는 세정 공정 중에 발생하는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 진공력을 제공한다. 상기 진공 라인(274)은 상기 공정 챔버(240)와 상기 진공 펌프(272)를 연결한다. 상기 스로틀 밸브(276)는 상기 진공 라인(274) 상에 구비되며 상기 공정 챔버(240) 내부의 진공도를 조절한다. 상기 게이트 밸브(278)는 진공 펌프(272)의 동작에 따라 개폐된다.
상기 제1 에어 분사부(250)는 상기 제1 출입구(220a) 부분에서 상기 기판(10)의 출입 방향과 수직한 방향으로 에어를 지속적으로 제공한다. 구체적으로, 상기 제1 에어 분사부(250)는 상기 제1 출입구(220a)의 상측에 설치되는 제1 노즐(252), 상기 제1 노즐(252)과 연결되는 제1 에어 라인(254) 및 상기 제1 에어 라인(254) 상에 설치되는 제1 에어 필터(256)를 포함한다. 상기 제1 에어 분사부(250)는 상기 에어를 가열하기 위한 제1 에어 가열부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 에 따라, 상기 제1 에어 라인(254)을 통하여 상기 제1 노즐(252)로 에어가 제공되고, 상기 제1 노즐(252)을 통하여 상기 제1 출입구(220a)로 상기 에어가 분사된다. 상기 제1 노즐(252)로 제공되는 에어는 상기 제1 에어 필터(256)를 지남으로서 상기 에어에 포함된 파티클과 같은 오염 물질을 여과한다. 그리고, 상기 제1 노즐(252)로 제공되는 에어는 상기 제1 에어 가열부를 지나면서 소정 온도로 가열될 수 있다.
따라서, 상기 제1 에어 분사부(250)를 통하여 에어를 분사하여 상기 제1 출입구(220a) 부분에 에어 커튼을 형성한다. 이에 따라, 상기 에어 커튼에 의해 상기 기판 이송 챔버(220)와 공정 챔버(240)를 차단할 수 있다. 그러므로 상기 공정 챔버(240)에서의 건식 식각 공정 또는 건식 세정 공정 후 발생하는 증기가 상기 제1 출입구(220a)를 통해 상기 기판 이송 챔버(220)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 기판 이송 로봇(222)은 상기 공정 챔버(240)로 상기 기판(10)을 이송하거나 상기 공정 챔버(240)로부터 상기 기판(10)을 반송할 때마다 상기 에어 커튼을 통과한다. 그러므로 상기 에어 커튼에 의해 상기 기판 이송 로봇(222)이 클리닝된다. 따라서 상기 기판 이송 챔버(220)의 오염을 줄일 수 있고, 상기 기판 이송 로봇(222)의 수명도 연장시킬 수 있다.
한편, 상기 공정 챔버(240)에서 공정이 진행되는 동안에는 상기 제1 에어 분사부(250)의 에어 분사는 중단된다. 상기 제1 출입구(220a)가 개방형이므로 상기 제1 에어 분사부(250)의 에어 분사가 상기 공정 챔버(240)의 공정에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
상기 제2 에어 분사부(260)는 상기 제2 출입구(220b) 부분에서 상기 기판(10)의 출입 방향과 수직한 방향으로 에어를 지속적으로 제공한다. 구체적으로, 상기 제2 에어 분사부(260)는 제2 노즐(262), 제2 에어 라인(264) 및 제2 에어 필터(266)를 포함한다. 상기 제2 에어 분사부(260)에 대한 구체적인 설명은 상기 제2 노즐(262)이 상기 제2 출입구(220b)의 상측에 구비되는 것을 제외하고는 상기 제1 에어 분사부(250)에 대한 설명과 동일하다.
따라서, 상기 제2 에어 분사부(260)를 통하여 에어를 분사하여 상기 제2 출입구(220b) 부분에 에어 커튼을 형성한다. 이에 따라, 상기 에어 커튼에 의해 상기 기판 이송 챔버(220)와 FOUP(20) 사이를 차단할 수 있다. 그러므로 상기 FOUP(20) 내부의 기판(10)이 이송 중 파손된 상태에서 상기 FOUP(20)이 개방되더라도 상기 상기 기판(10) 파손시 발생한 파티클이 상기 기판 이송 챔버(220)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 기판 이송 로봇(222)은 상기 FOUP(20)의 기판(10)을 이송하거나 상기 FOUP(20)으로 상기 기판(10)을 반송할 때마다 상기 에어 커튼을 통과한다. 그러므로 상기 에어 커튼에 의해 상기 기판 이송 로봇(222)이 클리닝된다. 따라서 상기 기판 이송 챔버(220)의 오염을 줄일 수 있고, 상기 기판 이송 로봇(222)의 수명도 연장시킬 수 있다.
한편, 상기 기판 이송 챔버(220)의 도어(224) 및 상기 FOUP(20)의 도어(22)가 닫힌 상태에서는 상기 제2 에어 분사부(260)의 에어 분사는 중단된다. 상기 도어 오프너(226)가 상기 기판 이송 챔버(220)의 도어(224) 및 상기 FOUP(20)의 도어 (22)를 개방하는 동시에 상기 제2 에어 분사부(260)는 에어를 분사한다.
상기 기판 가공 장치(110)는 상기 제1 에어 분사부(250) 및 제2 에어 분사부(260)를 이용하여 상기 제1 출입구(220a) 및 상기 제2 출입구(220b)에 에어 커튼을 가각 형성한다. 따라서 상기 기판 이송 챔버(220)의 오염을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 기판 이송 챔버(220)를 외부 환경으로부터 완전히 차단시킬 수 있다.
이하에서는 상기 기판 가공 장치(200)의 작동에 대해 간단하게 설명한다.
우선 로드 포트(210) 상에 다수의 기판(10)을 수납한 FOUP(20)을 로딩한다. 이후 도어 오프너(226)는 기판 이송 챔버(220)의 도어(224)와 상기 FOUP(20)의 도어(22)를 밀착시켜 상기 FOUP(20)을 개방한다. 상기 FOUP(20)이 개방됨과 동시에 제2 에어 분사부(260)에서 제2 출입구(220b)로 에어를 분사하여 에어 커튼을 형성한다. 따라서 상기 에어 커튼이 상기 제2 출입구(220b)를 통해 상기 기판 이송 챔버(220)로 유입되는 상기 기판(10) 파손 등에 따른 FOUP(20) 내부의 파티클을 차단한다.
이때 상기 제1 에어 분사부(250)에서 제1 출입구(220a)로 에어를 분사하여 상기 제1 출입구(220a)에도 에어 커튼이 형성된 상태이다. 또한 상기 기판 이송 챔버(220)의 내부에는 팬 필터 유닛(230)으로부터 청정한 공기가 유입되고 있는 상태이다.
상기 기판 이송 챔버(220)의 기판 이송 로봇(220)이 상기 FOUP(20)의 기판(10)을 파지하여 공정 챔버(240)로 이송한다. 이때 상기 기판 이송 로봇(220)은 상기 제2 출입구(220b)의 에어 커튼 및 상기 제1 출입구(220a)의 에어 커튼을 통과하 면서 클리닝된다.
상기 공정 챔버(240)로 이송된 기판(10)은 건식 식각 공정 또는 건식 세정 공정 등이 수행된다. 상기 공정이 진행되는 동안 상기 배기부(270)는 상기 공정 챔버(240)를 지속적으로 펌핑하고, 상기 제1 에어 분사부(250)는 에어 분사를 중단한다. 상기 기판(10)에 대한 공정이 완료되면, 상기 제1 에어 분사부(250)는 에어를 분사하여 에어 커튼을 다시 형성한다. 상기 에어 커튼은 상기 공정 챔버(240)에서의 공정 중 발생한 증기가 상기 기판 이송 챔버(220)로 유입되는 것을 차단한다.
이후, 상기 기판 이송 로봇(220)이 상기 공정 챔버(240)로부터 공정이 완료된 기판(10)을 파지하여 상기 FOUP(20)으로 반송한다. 이때 상기 기판 이송 로봇(220)은 상기 제1 출입구(220a)의 에어 커튼 및 상기 제2 출입구(220b)의 에어 커튼을 통과하면서 다시 클리닝된다.
이후, 상기 FOUP(20)에 수납된 나머지 기판(10)들에 대해서도 상기 공정을 반복한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 가공 장치는 기판 이송 챔버의 양측의 출입구에 각각 에어 커튼을 형성하여 FOUP이나 공정 챔버로부터 오염 물질이 유입되는 것을 차단한다. 따라서 싱기 기판 이송 챔버를 청정한 상태로 유지할 수 있다.
또한 상기 에어 커튼을 이용하여 상기 기판을 이송하는 기판 이송 로봇을 클리닝한다. 따라서 상기 기판 이송 로봇의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 다수의 기판들을 수용하는 용기를 지지하기 위한 로드 포트;
    상기 다수의 기판들을 가공하기 위한 공정 챔버;
    상기 로드 포트와 상기 챔버 사이에 배치되며, 내부에 상기 기판들을 이송하기 위한 기판 이송 로봇을 가지며, 상기 공정 챔버로의 기판 출입을 위한 제1 출입구 및 상기 용기로의 기판 출입을 위한 제2 출입구를 각각 갖는 기판 이송 챔버; 및
    상기 제1 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사하기 위한 제1 에어 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  2. 상기 제2 출입구 부분에서 상기 기판이 출입되는 방향과 수직한 방향으로 에어를 분사하기 위한 제2 에어 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에어 분사부는 각각,
    상기 출입구의 상측에 배치되고, 상기 에어를 분사하기 위한 노즐;
    상기 노즐과 연결되고, 상기 노즐에 상기 에어를 제공하기 위한 공급 라인; 및
    상기 공급 라인 상에 배치되고, 상기 에어에 포함된 오염물질을 여과하기 위한 에어 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
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